CHAPITRE in

MACHISSfl A HAUTS PRESSIOW

g i. — Marhinw à hante pression sans condensation. — Machines locomotives.

machiaes dont bous avons parlé jusqu'ici n'exigent pas que la vapeur qui les fait mouvoir exerce june pression supérieure à celle de Tatmosphère. Pour se débarrasser de la vapeur quand elle a agi , il suffît de la condenser. Cette opération nécessite remploi d'une abondecnte quantité d^eau froide ; dans beaucoup de localUés , c'est un jncQiivénient majeur. Quant aux machines locomotives propres à faire marcher des chariots aor des chemins de fer, on ne peut pas songer à les construire sur ce système. £lles devraient^ en effet, porter avec elles non-seulement le charbon nécessaire à l'alimmtation du foyer, nonnseulement l'eau qui doit remplacer incessamment dans la chaudière celle qui est graduellement transformée en vapeur, mais encore une àoùcme quantité d'eau froide destinée à opérer la c(Hidensation. Une telle machine ne produirait pas de grands effets : elle pourrait à peine se traîner elle-même. Le besoin de se soustraire à la nécessité de la c(Hidensation de la vapeur, donne beaucoup de prix aux machines à haute pression.

Bans ces machines, quand la vapeur a poussé, par exemple, le piston de bas en haut, l'ouverture d'un robinet lui permet de s'échapper dans l'air. C'est la différence d'élasticité qui détermine cet écoulement; il cesse

donc dès que la pression de la vapeur intérieure ne surpasse plus celle de Tatmosphère. Ainsi le corps de pompe n'est pas entièrement vidé, comme dans le cas de Tinjection. La vapeur qui après Toscillation ascendante devra pousser le piston de haut en bas , aura donc à surmonter une résistance égale à la pression atmosphérique, avant de produire aucun effet utile. La même remarque s'applique à Toscillation ascendante, car au moment où elle s'opère, le haut du corps de pompe renferme de la vapeur et ainsi de suite.

Papin est le premier qui ait construit une machine dans laquelle la vapeur à haute pression s'échappait dans l'atmosphère après avoir produit son effet. Cette machine était exclusivement destinée à élever de l'eau. Leupold , qui l'a fait connaître, en a décrit une du même genre en i72&, dans son Theatrum Machin, hydraul. Celle-ci était à piston et à balancier, mais à simple effet. Enfin , en 1802, MM. Trevithick et Vivian obtinrent, en Angleterre, une patente pour une machine à haute pression et à double effet, qui a été appliquée, soit par eux, soit par d'autres constructeurs, au mouvement des voitures sur des ornières en fer. Dans sa première patente de 1769, Watt s'était déjà réservé le droit, cpour le cas où l'eau froide serait rare, de faire marcher les machines à l'aide de la seule vapeur, laquelle pourrait s'échapper dans l'air après qu'elle aurait produit son effet ; » mais il ne parait pas qu'on ait jamais construit dans ses ateliers une seule machine sur ce principe.

§ 9. — Machines à hante pression et à condensation.

n existe des machines à haute pression dans lesquelles on condense la vapeur après qu^elle a agi , comme dans les machines à pression simple. Les machines de cette espèce, les plus estimées, sont celles que M. Arthur Woolf a proposées en 1804; mais elles ne pourraient pas être appliquées aux appareils locomotifs. Dans les machines de cet ingénieur, la vapeur à haute élasticité venant directement de la chaudière, pénètre d'abord dans un premier corps de pompe, tantôt par-dessus et tantôt par- dessous , comme dans une machine à double effet. Seulement cette vapeur n'est pas condensée aussitôt qu*elle a amené le piston à Tune des deux extrémités de sa course; M. Woolf en tire encore un certain parti avant de Tanéantir ; voici de quelle manière.

A côté du premier corps de pompe, il en existe un second de même hauteur environ , mais d'un plus grand diamètre. La partie supérieure du premier communique par un tuyau avec la partie inférieure du second, et réciproquement Quand la vapeur a poussé le piston du premier cylindre jusqu'au bas de sa course , au moment précis où ce même piston commence à monter par l'action de la nouvelle vapeur, venant directement de la chaudière, qui le pousse de bas en haut, toute la vapeur dont le cylindre qu'il parcourt est rempli , et qui a déjà amené le premier mouvement descendant, se répand dans le second cylindre au-dessous de son piston et le pousse aussi de bas en haut. Ainsi , les deux pistons marchent dans le même sens. Dès que ce mouvement est achevé ,

la vapeur dilatée qui occupe toute la capacité du grand cylindre , va se liquéfier dans un condenseur isolé. Une jiouvelle quantité de vapeur venant de la chaudière se rend alors au-dessus du premier cylindre et pousse son piston de haut en bas. L*ancienne vapeur, dont tout le bas de ce cylindre était rempli à la suite du premier mouvement, passe en se dilatant au-dessus du piston du second cylindre et le force à descendre, en sorte que les deux pistons , encore cette fois , marchent dans le même sens. Si chaque piston porte une tige verticale , et si les deux tiges sont attachées à deux points du balancier situés du même côté de son centre de rotation, les oscillations que ce balancier éprouvera, s'opéreront en vertu des impulsions réunies des deux pistons ; la même vapeur aura donc produit deux effets avant d'être condensée K

i. D'après Partington, dans la machine à double cylindre établie À la mine de WhealTor en 1815, le diamètre du grand cylindre est de i".3/i ; la capacité du petit cylindre est le cinquième environ de celle du grand; retendue des excursions du piston est 2". 75. La machine conduit six pompes, et son effet moyen peut être évalué & 6,300,000 kilogrammes élevés à un mètre par boisseau de charbon (36 litres). Un laboureur qui travaille dix heures fait, terme moyen, par minute un travail correspondant à Télévation de 516 kilogrammes à un mètre, ce qui correspond à 309,600 kilogrammes élevés à un mètre par jour. D'après ces données, avec la machine de Woolf, on ferait la Journée de vingt hommes en brûlant un boisseau de charbon. En 1622, quand il publiait son ouvrage, Partington affirmait qu'il y avait en Angleterre 10,000 machines à feu au moins, exécutant un travail qui aurait exigé 200,000 chevaux.

On trouve dans une enquête dirigée par une commission de la chambre des communes que les machines à haute pression de Woolf peuvent moudre, terme moyen, 6 hectolitres 1/2 de blé par boisseau (36 litres) de charbon, et que les machines à basse pression de Watt ne donnent pas plus de U hectolitres 1/3 pour la môme quantité do combustible.

MACfllNES Â YÂPBUIL 59

Cette machiae de Woolf est une véritable machine à détente» assez semblable à celle qne M. Hornblower a décrite dans sa patente de 1781. On ne voit point à priori pourquoi la détente de la vapeur ne produirait pas , en repérant comme Watt Tavait proposé, dans un seul corps de pompe, autant d'effet qu'en suivant le système de Woolf. Des eq;)ériences publiées dans les Rapports mensuels des Mines de Gomouailles, semblent, il est vrai, très-favorables à ce système ; mais elles n*(^endront Tassentiment général qu'après qu'on les aura faites en rendant tout égal de part et d'autre, à l'ej^ception du mode de dilatation de la vapeur*